三種殼聚糖對海水溴離子的吸附性能研究.pdf

1、溴素是重要的化工原料之一，溴素及其衍生的溴化物在國民經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展中有著特殊的價(jià)值。海水中溴的濃度過低限制了直接采用現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)制備溴素，因此，需要通過吸附方法對海水的溴進(jìn)行濃縮。本研究以三種殼聚糖為吸附劑，研究了它們對海水中Br-的吸附性能，并分析了海水溴素預(yù)濃縮的可行性。 研究中，首先對文獻(xiàn)報(bào)道較多的海水中Br-動(dòng)態(tài)分光光度測定法和H2O2氧化——萃取光度測定法進(jìn)行了比較。從測定結(jié)果的準(zhǔn)確性、操作的難易程度以及避免使用CCl

2、4等有毒化學(xué)品方面考慮，采用動(dòng)態(tài)分光光度法優(yōu)于H2O2氧化——萃取光度法。 以殼聚糖作為吸附劑進(jìn)行Br-濃度100mg·L-1水溶液的靜態(tài)吸附試驗(yàn)，探討了殼聚糖的脫乙酰度、攪拌時(shí)間、吸附劑用量、pH值、溫度對Br-吸附性能的影響，由此得到殼聚糖對Br-的最佳吸附條件為：脫乙酰度95％，殼聚糖與水溶液的質(zhì)量體積比為10g·L-1，攪拌時(shí)間20min，溶液pH值為6.0，吸附溫度為20℃。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)吸附等溫線確定吸附過程較符合

3、Langmuir吸附等溫線，在優(yōu)化的吸附條件下，殼聚糖對人工配制的含溴溶液(100mg·L-1)和海水樣品(53.54mg·L-1)的吸附率分別為17.20％和13.75％，殼聚糖對人工配制的含溴溶液中Br-的最大吸附容量為2.954 mg·g-1。 隨后，通過正交試驗(yàn)對硝酸鑭改性殼聚糖的制備過程進(jìn)行優(yōu)化，并以其作為吸附劑，研究了吸附劑用量，時(shí)間，溶液pH，溫度對人工配制的含溴溶液(100mg·L-1)中Br-吸附性能的影響，以

4、優(yōu)化吸附條件，在此基礎(chǔ)上確定吸附容量和吸附類型，并對其吸附海水樣品Br-的效果檢驗(yàn)。最后研究了海水共存陰離子和離子強(qiáng)度對硝酸鑭改性殼聚糖吸附Br-的影響。結(jié)果表明，制備硝酸鑭改性殼聚糖的最優(yōu)條件為：殼聚糖脫乙酰度為85％，殼聚糖用量為0.4g，硝酸鑭用量為2g(即殼聚糖與硝酸鑭的質(zhì)量比為1:5)，攪拌時(shí)間為8h。硝酸鑭改性殼聚糖對Br-的最佳吸附條件為：吸附劑與水溶液的質(zhì)量體積比為20g·L-1，攪拌時(shí)間20min，溶液pH值為5.0，

5、吸附溫度根據(jù)實(shí)際情況可選擇10℃～20℃。這種改性殼聚糖對淡水中Br-的吸附過程采用Langmuir等溫線和Freundlich等溫線描述均可。對人工配制的含溴溶液(100mg·L-1)和海水樣品(53.54mg·L-1)中Br-的吸附率分別為67.78％和24.99％，對人工配制的溶液中Br-的最大吸附容量為8.396mg·g-1。海水中大量的Cl-、SO42-及其高離子強(qiáng)度對硝酸鑭改性殼聚糖吸附Br-有顯著影響。其中，海水的高離子強(qiáng)

6、度導(dǎo)致鑭離子脫落，使吸附劑結(jié)合Br-的位點(diǎn)減少，導(dǎo)致硝酸鑭改性殼聚糖對Br-的吸附量大大降低。 基于上述問題，考慮采用交聯(lián)法對硝酸鑭改性殼聚糖進(jìn)行處理，制備負(fù)載硝酸鑭的改性殼聚糖微球。通過交聯(lián)處理，吸附劑上的結(jié)合鑭離子的位點(diǎn)增加，吸附效率提高。通過正交試驗(yàn)對微球制備過程進(jìn)行優(yōu)化，并研究了吸附劑用量、時(shí)間、溶液pH值、溫度對微球吸附海水Br-的影響，由此得到最佳吸附條件，確定吸附容量和吸附類型。結(jié)果表明，制備負(fù)載硝酸鑭的改性殼聚糖

7、微球的最優(yōu)條件為：在100ml2％的乙酸溶液中溶解2g殼聚糖，將混合液滴入多聚磷酸鈉濃度為1g·L-1的溶液中，交聯(lián)成球；將微球用雙蒸水清洗至中性，置于50ml1mol/L的氫氧化鈉溶液和0.1ml環(huán)氧氯丙烷的混合液中，于70℃下交聯(lián)2h；雙蒸水再次清洗至中性后，加入50ml La3+濃度為0.25 mol/L溶液反應(yīng)10h，清洗后冷凍干燥。負(fù)載硝酸鑭的改性殼聚糖微球?qū)Ｋ瓸r-的最佳吸附條件為：吸附劑與海水樣品的質(zhì)量體積比為8g·L-

8、1，攪拌時(shí)間40min，溶液pH值為7.0，吸附溫度根據(jù)實(shí)際情況可選擇10℃～20℃。負(fù)載硝酸鑭的改性殼聚糖微球吸附海水Br-過程符合Langmuir等溫線。微球?qū)Ｋ瓸r-的吸附率為32.53％，最大吸附容量為2.3403 mg·g-1。通過紅外光譜分析可知，與前兩種吸附劑相比，微球在1083.7cm-1處-C-O伸縮振動(dòng)特征峰顯示出更為寬大的吸收峰，主要因?yàn)槲⑶蚪宦?lián)后仲羥基數(shù)量增加，配位的鑭離子數(shù)量增多，有利于提高微球?qū)Ｋ瓸r-的